基于土壤水分动态的梯田苹果园水窖配置

针对如何合理配置水窖以解决黄土高原梯田种植苹果存在的水资源短缺问题,利用WEPP模型,在对0～200 cm土壤储水量动态变化模拟验证的基础上,以满足梯田苹果在不同典型代表年的生育期需水为目标,对水窖进行优化配置。结果表明:在更新土壤及作物管理数据库后,WEPP模型可实现对梯田苹果园0～200 cm土壤储水量的动态模拟;利用土壤水分动态变化选择典型年来进行水窖优化配置,更能满足苹果的需水要求;黄土丘陵沟壑区适宜的水窖配置干旱年为1 150 m3/hm2,平水年为180 m3/hm2,湿润年为50 m3/hm2。该研究为高效利用该区有限水资源提供了一种基于土壤水分动态变化来满足苹果生长需水的水窖优化配置方法。     

基于SWAT模型新开发梯田模块的中国南方红壤区梯田水沙及养分流失模拟

【目的】采用SWAT模型新开发梯田模块对中国南方红壤区梯田的水沙和养分流失进行模拟,分析SWAT模型梯田模块在中国南方水土流失地区的适用性。【方法】采用SWAT模型中新开发的梯田模块,结合其全球应用验证,在初步对美国软埝验证的基础上,利用资料较全的位于中国南方红壤区的云南尖山河小流域2007-2008年典型径流小区降雨径流、侵蚀产沙和总氮实测资料,对隔坡梯田水沙及面源污染调控过程进行模拟与验证。【结果】SWAT模型梯田模块对红壤区径流、侵蚀产沙及总氮的模拟结果能满足模型精度要求。利用梯田模块对红壤区隔坡梯田结构进行的优化表明,在坡度小于18.58°,梯田单元坡长小于20m的坡地上修建平坡比大于1∶5的单阶地隔坡梯田,可满足容许土壤流失量的要求。【结论】基于SWAT模型开发的梯田模块能够反映中国南方红壤区梯田降雨径流泥沙养分的运移过程,为研究水土保持措施对流域水循环影响提供了新的技术支撑。     

流域雨水利用智能决策系统的研制与开发

结合干旱半干旱地区特点及雨水利用存在的问题,提出了建立流域雨水利用智能决策系统的构思,确定了开发思路和流程,建立雨水资源化潜力、利用程度及各种需水量的计算模型,并通过雨水利用供需状况分析,提出了按6种情况进行规划决策。     

新兴城市城区建设对周边水系生态基流的影响——以杨凌农业高新技术产业示范区为例

[目的]针对城市建设对周边水系河流生态特别是生态基流影响研究薄弱的问题,以陕西省杨凌示范区及城边水系为研究对象,分析新兴城市城区建设与周边水系生态基流内在联系,为流域生态用水规划和河流水资源合理配置提供科学依据。[方法]采用最枯月平均流量法计算河流生态基流量,以河流最枯月月均流量与城市建设用地面积间的关系确定保护河流生态功能的城市建设用地面积警戒值,并从输沙消污角度研究了城区建设对保障生态基流的影响。[结果]①杨凌城边的渭河、漆水河和小韦河需要保障的生态基流量分别约为6.0,0.2和0.1 m~3/s,宜作为杨凌示范区用水规划和3条河流水资源调配的依据;②小韦河最枯月月均流量与杨凌示范区城市建设用地面积之间的内在联系符合指数函数规律,保障小韦河生态基流的城市建设用地面积警戒值约为60 km~2;③小韦河水体总氮和总磷月均浓度总体超过Ⅴ类水质标准,小韦河冬、春两季高污的现状使其生态基流的保障问题更加严峻和迫切。[结论]杨凌示范区城市建设与保障城边河流生态基流特别是小韦河生态基流的关系密切,海绵型城市建设是今后新兴城市建设的重要发展方向。     

含沙量对坡面流水动力学特性的影响研究

基于系列室内水槽冲刷试验,定量研究了在9°坡度、不同流量条件下含沙量对坡面流水动力学参数的影响。结果表明:随含沙量增加,水流雷诺数Re减小,水流紊动强度减弱。弗劳德数、水流流速及流速修正系数α随含沙量增加先呈减小趋势,当含沙量S>300 kg/m3时,各值均突然增大,并随含沙量的进一步增加趋于稳定,表明此时水流型态发生变化,α均值为0.554。含沙水流和清水水流能量损失比较标准不同,得到的结论也不相同。当S<300 kg/m3时,以相同Re或相同单宽流量作为比较标准,含沙水流阻力系数均大于清水对应值;当S>300 kg/m3时,以相同的Re作为比较标准,则含沙水流阻力系数小于清水对应值,以相同的单宽流量作为比较标准,则含沙水流阻力系数大于清水对应值。     

深层干化土壤水分恢复试验研究

为探索黄土丘陵区深层干化土壤在不同覆盖措施下的土壤水分恢复特征,在陕西省米脂县丘陵山地建造大型模拟干化土壤土柱,地表分别进行薄膜覆盖、石子覆盖、树枝覆盖、栽植枣树、刺槐及裸地6个处理,对2014—2017年土壤水分进行定位监测。数据分析结果表明:至试验期结束,薄膜覆盖、石子覆盖、树枝覆盖、裸地土壤水分恢复深度分别为1 000、1 000、700、480 cm,薄膜覆盖、石子覆盖、树枝覆盖、裸地、枣树、刺槐0～1 000 cm深度范围内土壤储水量变化量分别为1 211. 4、853. 4、662. 5、523. 2、17. 8、-235. 7 mm,全年覆盖降雨贮存效率分别为63. 4%、42. 4%、29. 4%、23. 0%、-8. 5%、-20. 3%,4年生枣树耗水区域为0～300 cm范围,刺槐耗水深度达1 000 cm,枣树年均蒸散量为586. 4 mm、刺槐年均蒸散量为666. 5 mm,是枣树的1. 1倍。该研究结果对黄土区大面积干化土壤修复及合理选择人工栽植植物具有积极意义。     

基于径流调控的集雨补灌苹果利用模式研究

针对我国优质苹果主产区黄土高塬沟壑区苹果的产量和品质常受干旱与水土流失及不合理施肥因素的制约,通过在典型高塬沟壑区塬面的降雨径流收集补灌苹果的水肥耦合试验,分析集雨补灌苹果利用模式的配置指标。结果表明适宜于黄土高塬沟壑区的集雨补灌苹果利用模式指标参数可初步确定为:不同降水保证率年份收集全部径流所需修建固化土集流面面积为360~570 m2/hm2,配置水窖容积为107.44 m3/hm2;补灌灌水定额57.75m3/hm2;补灌时间为萌芽期和果实膨大期;施肥纯量基准为0.2 kg/株;肥料配比N∶P∶K为1∶2∶2,同时该模式产投比达到1.41,且能有效的减少地表径流量,防止水土流失。最后提出了此模式适宜应用和推广的地区。     

高钠盐渍土分散性的探讨

通过对高钠盐渍土的形成、特性及分散性机理的分析,认为双比重计试验、孔隙水可溶盐试验和交换性钠百分比试验鉴定标准不适宜于高钠盐渍土,应当对判别标准进行修订。在现阶段,判别高钠盐渍土的分散性应以针孔试验和碎块试验的判别结果为主,而以双比重计试验、孔隙水可溶盐试验和交换性钠百分比试验的试验结果作为参考。     

黄土高原水土保持与雨水资源化

在分析黄土高原水土保持工作难度的基础上,进一步研究区域水土保持的科学内涵,以及水土保持与雨水资源化的关系。认为：黄土高原水土保持的关键与核心在于如何实现雨水资源化;降雨径流调控与利用不仅可实现雨水资源化,而且可以同步解决制约该区发展的干旱缺水与水土流失并存2大难题。在此基础上,提出了黄土高原水土保持亟待研究的科学问题与技术问题,并初步构建了黄土高原水土保持与雨水资源化的技术体系框架。     

黄土高原泾河流域梯田对河道径流及生态基流影响

[目的]定量分析泾河流域梯田建设对河道径流、生态基流的影响程度,为流域梯田建设提供一定理论支撑。[方法]采用合作开发的嵌入梯田模块的SWAT(soil and water assessment tool)模型模拟河道径流量。[结果]嵌入梯田模块的SWAT模型在模拟河道径流时可满足模型模拟精度的要求;随着梯田面积增加,河道年径流量减少,生态基流保障程度提高,年、月生态基流不满足天数降低;梯田的年平均减流量为4.25×104 m3/(km2·a);梯田具有蓄洪补枯作用,且对丰水期的调控效果高于枯水期,对河道生态基流的影响为:枯水期平水期丰水期。[结论]嵌入梯田模块的SWAT模型在该流域具有较好的适用性,提高流域内梯田面积是滞洪补枯的有效手段之一,在一定程度上保障了河道生态基流。